우주를 되감기 고 블랙홀의 뜨거운 경계 영역에서 입자를 부풀린 물리학 자 Stephen Hawking은 오늘 76 세가되었습니다 (1 월 8 일).
호킹은 세계적으로 유명한 우주론 자일뿐만 아니라 대중 문화의 아이콘이되었습니다. 그는 눈에 띄는 인물입니다. 근 위축성 측삭 경화증 또는 ALS에 의해 대부분 고정 된 몸에 천재가 웅크 리고 있습니다. 그는 고급 휠체어로지지를 받고 뺨에있는 단일 근육의 움직임을 말로 변환하는 희귀하고 전문화 된 시스템을 통해 세계와 의사 소통합니다. 그 모드에서 그는 "Star Trek : The Next Generation", "The Simpsons"및 "The Big Bang Theory"에 출연했습니다.
그러나 호킹의 가장 오래된 유산은 20 세기 후반의 가장 중요한 물리학자가 될 것입니다. 연구원은 Albert Einstein과 Werner Heisenberg와 같은 인물의 초기 작품을 취하여 행동에 대한 일관된 설명에 접근하는 무언가로 묶었습니다. 우주.
"우리의 과거에는 특이점이있다"
좋은 천재 이야기는 강타보다 작은 것으로 시작하지 않으므로 Hawking의 첫 번째 위대한 업적은 캠브리지 대학의 박사 학위 논문이기도합니다.
1966 년에 승인 된 호킹의 논문은 전체 우주가 단일 지점에서 시작하여 무한히 작고 밀도가 높으며 자체에 웅크 리고 있다고 주장했다. 그가 나중에 쓸 것처럼 간결하게 : "우리의 과거에는 특이점이 있습니다."
오늘날 가장 일반적으로 이해되는 빅뱅에 대한 첫 번째 설명으로, 현대적이고 지속적으로 확대되는 우주로 터져 나오는 먼 시간에 무한히 작은 지점입니다.
호킹은 그의 2005 년 강의에서 "우주의 기원"에서 설명했듯이 과학자들은 우주의 넓은 빈 공간, 은하들 사이의 틈새가 확장되고 있음을 발견 한 순간에 도착했다. 그러나 그들은 왜 그런지 확신하지 못했습니다. 일부 물리학 자들은 특이점을 빼고 약한 버전의 빅뱅 개념을 제안했습니다. 그러나 스테디 스테이트 유니버스 (Stady State Universe)라고 불리는 또 다른 이론이 지배적이었습니다.
호킹 교수는 스테디 스테이트 유니버스 (Steady State Universe)에 따르면, "은하가 분리되면서 우주 전체에 걸쳐 지속적으로 생성 될 것으로 예상되는 물질로부터 새로운 은하가 형성 될 것"이라고 말했다. 우주는 영원히 존재했을 것이며, 동일하게 보였을 것이다. 항상."
다시 말해서, 많은 과학자들은 우주가 팽창하고 있다고 생각했지만 시작과 끝이없는 방식으로 우주를 확장했습니다.
전기 작가 키티 퍼거슨 (Kitty Ferguson)이 그녀의 저서 "Stephen Hawking : The Unfettered Mind"(St. Martin 's Griffin, 2012)에 썼을 때, Hawking은 21 세의 1963 년 ALS 진단 후 몇 달 만에 우울증으로 고생했으며 정신 질환이 지속될 수있었습니다. 그의 논문에 도착한 적이 없다. 그러나 퍼거슨에 따르면, 그의 우울증은 그가 기대했던 것보다 명백 해졌고, 그가 대학원생을 관장하는 케임브리지 규칙에서 예외를 인정 받았을 때 첫 아내 제인 와일드와 결혼 할 수있게되면서 사라졌다.
호킹 박사는 박사 학위 논문 주제에 도달하기 전 그 기간 동안 연구원들이 궁극적으로 사소한 작업으로 자신을 바쁘게 만드는 방식에 좌절감을 느꼈다고보고했다.
"사람들은 현장 방정식에 대한 해결책을 찾게되어 매우 기뻤습니다. 그들은 2002 년 생일 강연에서 나중에 어떤 물리적 의미가 있는지 묻지 않았습니다."
그 좌절은 그를 악명 높은 첫 솔로 이끌었습니다. 퍼거슨이 말하면서, 호킹은 1964 년 6 월 유명한 천문학 자이자 스테디 스테이트 유니버스 이론의 옹호자 인 프레드 호일의 강의를 듣기 위해 여행했습니다. 강의 기간 동안 호킹은 너무 좌절하여 지팡이에 기대어 호일의 결과 중 하나에 도전하기 위해 자신의 발을 잡아 당겼습니다.
퍼거슨은 "놀라운 호일은 호킹에게 결과가 옳은지 아닌지를 판단 할 수있는 방법을 물었다"고 말했다. "Hawking은 자신이 '그것을 해결했다'고 대답했다."
퍼거슨 교수는 강의에서 교수의 연구 결과를 찢어 놓은이 알려지지 않은 대학원생에 의해 관객들에게 깊은 인상을 받았고 호일은 "감염되었다"고 말했다. (사실, 호킹은 호일의 학생들 중 한 명과 친구가되어 강의를 시작하기 오래 전에 아이디어를 공격하기 시작했습니다.)
머지 않아 퍼거슨은 호거 박사는 수학자 로저 펜로즈 (Roger Penrose)가 개발 한 우주 론적 이론에 대해 다음과 같이 썼다.
퍼거슨은 "호킹은 그곳에서 출발했으며, 시간의 방향을 바꾸었고, 무한한 밀도와 시공간의 무한 곡률 (단일성)이 바깥쪽으로 폭발하고 확장되면 어떤 일이 일어날 지 고려했다"고 말했다. 시공간이 작고, 차원이없는 작은 점으로 꽉 말려 우리가 빅뱅이라고 부르는 것에서 폭발하여 오늘날처럼 보일 때까지 확장되었다고 가정 해 봅시다. 곰팡내 나게 하다 그런 일이 있었나요? "
호킹은 강력한지지 계산으로 그의 추론을 뒷받침했다. 이러한 계산에 근거한 그의 박사 학위 논문은 1966 년에 승인되었습니다.이 계산은 이후 10 년 동안 펜로즈와 제휴하여 수행 된 후속 연구와 함께 빅뱅에 대한 과학자들의 현대적 이해의 기초를 형성했습니다.
같은시기에 Steady State Universe 이론에 대한 특정 주요 예측은 실험 테스트에 실패하여 초기 우주의 진정한 역사를 발견 한 Hawking의 지위를 강화했습니다.
블랙홀 폭발?
그의 직업에서 Hawking의 유일한 업적이 우주의 역사적 형태를 발견하는 것이라면, 그는 여전히 거인이 될 것입니다-Rosalind Franklin과 함께 언급 한 사람은 이중 나선 형태의 DNA 또는 Nicolaus Copernicus를 처음 발견했습니다. 태양계의 헬리오 센 트릭 모델. 그러나 그것은 Hawking의 두 가지 중요한 성과 중 첫 번째였습니다.
두 번째, 호킹 방사선은 블랙홀과 빈 공간의 양자 역학에 대한 약간의 이해가 필요합니다.
먼저, 블랙홀에 대하여 : 블랙홀은 자체적으로 붕괴되어 중력이 강 해져서 빛조차도 중심 주위의 영역을 벗어날 수 없습니다. 사건의 지평선이라고 불리는 그 시점을 넘어서, 시공간은 너무 구부러져 슈라우드 뒤에 떨어지는 모든 것이 영원히 사라집니다. 1970 년대 초의 이러한 이해에 따르면 블랙홀은 절대로 빛을 방출하지 않으며, 축소되거나, 질량을 잃지 않습니다. 그것은 단지 질량을 얻고 가려진 영토에 더 많은 공간을 끌어들입니다.
둘째, 양자 역학에 관한 연구 : 호킹의 커리어 시절까지 과학자들은 하이젠 베르크의 불확실성 원칙이 빈 공간이 실제로 비어 있지 않다는 것을 암시한다는 것을 오랫동안 알고 있었다. 대신, "가상"입자로 뭉칩니다. 물질-반물질 쌍은 함께 나타나서 분리 된 다음 서로 충돌하여 측정하기에는 너무 짧은 시간 내에 소멸됩니다. (과학자들은 오늘날 가상 입자가 실제로 존재하는지 또는 이상한, 확률 론적 특성으로 인해 양자 방정식에서만 나타나는지 여부를 주장합니다.)
1973 년 여름 스티븐과 제인 호킹은 폴란드 바르샤바에서 코페르니쿠스 탄생 500 주년을 기념하는 강의 시리즈에 참석했다고 퍼거슨은 전했다. 그곳에서 호킹은 소련의 물리학 자 야코프 보리 소 비치 젤도 비치와 그의 학생 알렉세이 알렉산더 비치 스타 로빈 스키 (Alexei Alexandrovich Starobinsky)를 만나 블랙홀 회전 에너지가 사건의 지평 밖에서 입자를 생성 할 수 있음을 보여 주었다. 젤도 비치 (Zel'dovich)와 스타 로빈 스키 (Starobinsky)는 강의에서 블랙홀의 스핀을 약간 흘려 보냈다. 결국 젤도 비치와 스타 로빈 스키는 블랙홀의 회전이 멈출 것이라고 말했다.
퍼거슨은 호킹의 머리에이 아이디어를 집어 넣고 캠델로 돌아와 젤도 비치 (Zel'dovich)와 스타 로빈시 (Starobinksy)의 계산을 반복하고 수정했다. 그러나 그가 결과물에 첫 찌르기를했을 때 새로운 것이 전개되었습니다.
"나는 놀랍고도 짜증나게, 회전하지 않는 블랙홀조차도 꾸준한 속도로 입자를 생성하고 방출해야한다는 것을 발견했다"고 그는 1988 년 저서 "A Brief History of Time"에서 썼다.
그가 그 책에서 설명했던 이유는 다음과 같습니다.
만약 블랙홀이 공간에 존재하고 사건의 지평을 정의하고, 공간이 가상의 자체 소멸성 입자 쌍으로 끊임없이 ro을 경우, 때때로 그 입자는 블랙홀의 사건 지평의 가장자리에 존재해야합니다. 이들 입자 쌍 중 하나는 사건 지평선의 한쪽면으로 분리 된 하나의 네거티브 매스 반물질 입자와 다른 쪽면으로 분리 된 다른 포지티브 매스 입자 입자와 함께 완벽하게 위치해야한다.
호킹은이 이상한 상황이 사실상 반쯤 존재하는 입자를 완전 현실로 효과적으로 "증가"시킬 것이라고 말했다. 그것은 에너지와 질량의 입자가 블랙홀의 사건 지평의 표면에서 흘러 나오는 것처럼 보였습니다. 물리학 자들이 이전에 영원히 암흑 체라고 믿었던 것에서 바깥쪽으로 방출되는 그 에너지 흐름은 1974 년 Nature의 "Black Hole Explosions?"라는 제목의 논문에서 호킹 방사선이라는 이름을 사용했습니다.
호킹 방사선은 물리학 자들이 우주를 이해하는 방식을 크게 바꿔 놓았습니다. 호킹이 현실화하기 전에, 과학자들은 블랙홀로 잃어버린 물질이나 에너지가 더 넓은 우주에서 영원히 사라져서 블랙홀의 사건 지평이 우주의 일부가 결코 돌아 오지 않는 벽으로 작용할 것이라고 믿었다.
그러나 Hawking의 발견에 따르면 블랙홀은 시간이 지남에 따라 점점 더 빨리 붕괴 될 것입니다. 사건 지평의 표면에서 더 넓은 우주로 흘러 나온 각 양의 입자에 대해, 음의 에너지와 질량을 갖는 음의 입자는 사건 지평 너머의 공간으로 되돌아 가서 그곳에 갇힌 총 질량과 에너지를 줄입니다. 시간이 지남에 따라 그 과정에서 블랙홀이 줄어들게됩니다. 그들이 줄어듦에 따라, 그들은 Hawking 방사선으로 더 활동적이되고 더 빨리 줄어들 것입니다.
호킹은 우주는 붕괴하는 별이 아니라 초기 우주의 극심한 압력에서 나온 "우발적 인 블랙홀"을 포함해야한다고 예측했다. 그는이 블랙홀이 수십억 년에 걸쳐 상당히 줄어들었고, 작은 사건의 수평선이 강력한 호킹 방사선을 방출 할 것이라고 말했다.
"이런 구멍은 거의 마땅치 않다 검은: 그들은 정말 화이트 핫"시간의 간략한 역사"에 썼습니다.
결국, 호킹은 폭발 할 것이라고 결정했다.
호킹이이 아이디어를 공유하기 시작하면서 퍼거슨은 "언더 러 터드 마인드"에 글을 남겼습니다. 그의 동료들은이 아이디어를 훌륭하거나 이단적인 것으로 받아 들였습니다. 펜로즈가 s 속말을 들었을 때 물리학자가 1974 년 생일 저녁 식사에 앉아 저녁 식사가 식었을 때까지 그를 축하 한 것처럼 호킹에게 전화했다. 그러나 몇 달 후, 호킹이 그의 제안을 발표 한 심포지엄의 중재자는 그 제안을 "완전한 쓰레기"라고 선언했다.
오늘날, 그것은 기본적인 과학적 사실로 간주됩니다.
블랙홀 너머
"블랙홀 폭발"이후 40 년 동안 호킹은 자신의 초기 공헌을 공격하는 아이디어를 포함하여 우주의 토대를 쫓아내는 연구를 계속 발표했습니다. (예를 들어 Nature의 놀라운 2014 헤드 라인 인 "Stephen Hawking : 블랙홀 없음"을 참조하십시오.)
호킹은 그의 과학 커뮤니케이터로서의 그의 경력에서 가장 유명해졌습니다. 그는 1988 년 고전 "A Brief History of Time"에 이어 10 가지 이상의 대중 과학 작품과 "My Brief History"라는 제목의 회고록을 발표했습니다 (Random House, 2013).
그의 장기적인 건강 상태를 인정하지 않고 우주에 대한 인간의 이해에 대한 호킹의 엄청난 기여에 대해 이야기하는 것은 불가능합니다. 물리학에 대한 Hawking의 두 가지 중요한 기여는 휠체어에 갇힌 젊은이에게 자신을 걸을 수있는 젊은이로부터 자신의 말을 듣거나 그의 생각을 전하기 위해 아내에게 의지했던 같은시기에 이루어졌습니다. .
ALS는 몸을 마비 시키지만, 적어도 호킹의 경우에는 마음을 손상시키지 않습니다. 그리고 퍼거슨은이를 위해 호킹은 오랫동안 자신을 "최고의 행운"이라고 계산했다.
퍼거슨은 "1964 년에 사실이었고 오늘날에도 마찬가지이다"면서 "호킹에 관한 한 그의 신체적 문제는 덜할수록 좋다. 나는 1989 년에 그의 첫 번째 책에 대한 인터뷰에서, 그의 과학적 연구에 대해 글을 쓰고 그러한 연구를 수행하는 것이 대부분의 사람들보다 그에게 더 많은 업적을 나타내는 것이라고 언급하지 않는다면, 그것은 그에게 적합했을 것입니다. "
호킹은 그의 행동주의 맥락에서 장애에 관해 논의하는 데 가장 편한 것으로 보이며, 이는 상당히 중요하다. 1999 년에 그는 남아프리카 운동가 데스몬드 투투 (Desmond Tutu)를 포함하여 12 명의 저명한 인물 그룹에 합류하여 전 세계 정부에 장애인 인구와의 관계를 변화시키고 장애인의 삶을 개선하는 서비스를 확대하도록 요구하는 헌장에 서명했습니다.
호킹은 또한 보편적 인 건강 관리와 영국 국민 건강 국 (NHS)의 저명한 수비수로, 2017 년 8 월 연설에서 보수당 보건 국장 Jeremy Hunt를 불충분하게 지원하고 자금을 지원한다는 연설을했다.
호킹은“NHS 없이는 여기에 없었을 것이다.
호킹은 인공 지능이나 외계인에 대해 언급 할 때 인류의 미래에 대한 그의 아이디어에 가장 큰 관심을 기울이는 경향이 있습니다. 그러나이 주제에 대한 그의 선언은 대부분 전 세계적으로 진행되어왔다. 도널드 트럼프 미국 대통령의 기후 변화 해고가 지구에 해를 끼칠 수 있고 이스라엘의 세계적인 학제 적 불매 운동에 합류 할까봐 걱정하는 전쟁.
Live Science는 Hawking에게 매우 행복한 생일과 더 많은 것을 기원합니다.
